Diagrama de Tanabe-Sugano Para otros usos de "diagrama TS", ver diagrama de entropía de temperatura . temperatura . Diagramas de Tanabe-Sugano se Tanabe-Sugano se utilizan en la química de coordinación para coordinación para predecir absorciones predecir absorciones en la UV, visible e IR espectro electromagnético de electromagnético de los compuestos de coordinación . coordinación . Los resultados de un análisis de diagrama de anabe!"ugano anabe!"ugano de un comple#o de metal también pueden ser comparados con datos e$perimentales espectroscópicos. %llos son cualitativamente &til ' se puede utilizar para apro$imar el valor de ()*q, el campo de los ligandos de ligandos de energía de división. *iagramas de anabe!"ugano anabe!"ugano se pueden utilizar tanto para la alta rotación ' comple#os de spin ba#o, a di+erencia de los diagramas de rgel , rgel , que se aplican sólo a los comple#os de alto espín.*iagramas de anabe!"ugano anabe!"ugano también se pueden usar p ara predecir el tama-o del campo necesaria para causar alto espín a las transiciones de spin ba#o ligando. %n un diagrama de anabe!"ugano, anabe!"ugano, el estado +undamental se utiliza como una re+erencia constante, en contraste con diagramas de rgel. La energía del estado +undamental se toma como cero para todas las intensidades de campo, ' las energías de todos los demás términos ' sus componentes se representan con respecto al término suelo.
editar // Parámetros editar %l e#e $ de un diagrama de anabe!"ugano anabe!"ugano se e$presa en términos del parámetro de desdoblamiento del campo ligando , ligando , dq, o 0, dividido por el parámetro Raca1 2. Raca1 2. %l e#e ' es en términos de energía, %, también a escala por los parámetros 2. res Raca1 e$iste, 3, 3, 2, ' 4, que describen diversos aspectos de la repulsión interelectrónico. A A es es un promedio total interelectron repulsión. B ' C corresponden corresponden con individuo electrones d repulsiones. A repulsiones. A es es constante entre la con+iguración de electrones d, ' no es necesario para el cálculo de las energías relativas, por lo tanto, su ausencia de los estudios de iones comple#os anabe anabe ' de "ugano. C es es necesaria sólo en ciertos casos. B es el más importante de los parámetros de Raca1 en este caso.
5/
Una línea corresponde a cada estado
electrónico. La +le$ión de ciertas líneas es debido a la mezcla de términos con la misma simetría. 3unque las transiciones electrónicas sólo están 6permitidos6 si la multiplicidad de espín sigue siendo el mismo 7es decir, los electrones no cambian de giro 1asta girar 1acia aba#o o viceversa cuando se pasa de un nivel de energía a otro8, los niveles de energía de estados electrónicos 6spin pro1ibido6 están incluidos en l os diagramas, que también no están incluidos en los diagramas rgel.
9/
4ada estado se le da su sello simetría 7por simetría 7por e#emplo, 3
, etc.8, pero
(g, :g
6g6 ' 6u6 subíndices se suelen de#ar +uera porque se entiende que todos los estados están GERADE. GERADE. Las Las etiquetas para cada estado se escriben normalmente en el lado derec1o de la tabla, aunque para los diagramas más complicados 7por e#emplo, d 98 Las etiquetas pueden ser escritos en otros lugares para ma'or claridad. símbolos plazo 7por plazo 7por e#emplo, ; <, " (, etc.8 para una d especí+ica n de iones libres se enumeran, en orden creciente de energía, en el e#e = del diagrama. %l orden relativo de las energías se determina usando las reglas de >und . >und .
@/
La división de los símbolos Plazo de esférica a octaédrica Simetría
Plazo
Degeneración
Unidos en un campo octaédrico
"
(
3 (g
<
;
(g
*
5
% g A :g
B
@
3 :g :g A (g A
C
D
3 (g A % g A (g A :g
>
((
% g A (g A (g A :g
=
(;
3 (g A 3 :g A % g A A
A :g
(g :g
3lgunos diagramas anabe!"ugano 7d E, 5 d, d 9 ' @ d8 también tienen una línea vertical trazada en un valor determinado *q F 2, que se corresponde con una discontinuidad en las laderas de los niveles de energía de los estados e$citados. %ste pucGer en las líneas ocurre cuando la energía giro de empare#amiento, <, es igual a la energía de desdoblamiento del campo ligando, *q. 4omple#os a la izquierda de esta línea 7valores F 2 in+eriores *H8 son de alta rotación, mientras que los comple#os a la derec1a 7valores F 2 ma'ores *H8 son de ba#o espín. o 1a' ba#o spin o designación de alto espín para d :, d ;, o d J.
Diagramas de Tanabe-Sugano editar / Los siete diagramas de anabe!"ugano para comple#os octaédricos se muestran a continuación.
5/ D/ ()/
d con+iguración : electrones
d con+iguración de ; electrones d con+iguración de E electrones d con+iguración 5 de electrones
d con+iguración 9 electrones
d con+iguración @ de electrones d con+iguración de J electrones
Diagramas innecesarios: d 1, d 9 y 10 d editar /
d ( [ editar o 1a' repulsión electrón en ad ( comple#o, ' el &nico electrón reside en el estado +undamental orbital t d (comple#o de metal octaédrico, como i
7>:8 9/
3
:g.
muestra una banda de absorción &nica en un e$perimento de UV!
;A,
vis. 5/ %l término símbolo de d ( es : *, que se divide en la : :g ' : g estados %. %l con#unto orbital t :g tiene el &nico electrón ' tiene un : :g estatal de energía de !E*q. 4uando ese electrón es promovido a un e g orbital, que se complace en la energía g estado : %, A 9*H. %sto está de acuerdo con la banda de absorción solo en un
e$perimento de UV!vis. %l 1ombro prominente en esta banda de absorción se debe a una distorsión Ka1n!eller que elimina la degeneración de los dos estados
g
:
%. "in embargo, puesto que estas dos transiciones se superponen en
un espectro UV!vis, esta transición de : :C a : g % no requiere un diagrama de anabe!"ugano.
d D [ editar comple#os metálicos octaédricos "imilar a d ( comple#os metálicos, d tienen : * término espectral. La transición es
D
del 7t : g8 9 7e g8 4on+iguración ; 7: g % estado8 a la 7t
:g8
7e g8 E de con+iguración 7: estado
5
%sto también puede ser
:g8.
descrito como un 6agu#ero6 positiva que se mueve desde la dirección g para el con#unto orbital t
:g.
%l signo de *q es
opuesta a d (, con un estado g planta : % ' un estado e$citado : :g. 4omo en el caso d (, d comple#os octaédricos D no requieren el diagrama de anabe!"ugano para predecir sus espectros de absorción.
ransición electrónica del estado Braccionamiento de término * en un c ampo :
cristalino octaédrico
+undamental : : g al estado e$citado : % gpara la con+iguración ad electrón
ransición electrónica del estado +undamental al estado e$citado para la con+iguración ad D de electrones
(
d () [ editar o 1a' transiciones electrónicas dd d en () comple#os de metales debido a que los orbitales d están completamente llenos.
Diagramas para simetría tetraédrica editar / *iagramas tetraédrica anabe!"ugano generalmente no se encuentran en los libros de te$to porque el diagrama para ad n tetraédrica será similar a la de d
7()!n8
octaédrica, recordando que 0 para los comple#os tetraédricos es de
apro$imadamente EFD de 0 para una octaédrica comple#a. Una consecuencia de la tama-o muc1o más peque-o de los resultados 0 en 7casi8 todos los comple#os tetraédricos siendo alta de centri+ugado ' por lo tanto el cambio en el término estado +undamental visto en el e#e para octaédrica d E !d @ diagramas no se requiere para la interpretación de espectros de los comple#os tetraédricos.
Apicaciones como una !erramienta cuaitati"a editar / %n un campo ligando centrosimétrico, tal como en comple#os octaédricos de metales de transición, la disp osición de electrones en el d!orbital no sólo está limitada por la energía de repulsión de electrones, sino que también está relacionado con la división de los orbitales debido al campo ligando. %sto conduce a muc1os más estados de con+iguración de electrones que es el caso para el ion libre. La energía relativa de la energía de repulsión ' la división de energía se de+inen los estados de spin elevado ' ba#o espín .
eniendo en cuenta ambos campos de ligandos débiles ' +uertes, un diagrama de anabe!"ugano muestra la división de energía de los términos espectrales con el aumento de la intensidad de campo ligando. %s posible para nosotros entender cómo la energía de los di+erentes estados de con+iguración se distribu'e en ciertos puntos +uertes ligando. La restricción de la regla de selección giro 1ace que sea a&n más +ácil de predecir las posibles transiciones ' su intensidad relativa. 3 pesar de que son cualitativos, diagramas de anabe!"ugano son 1erramientas mu' &tiles para el análisis d e los espectros UV!visible?. "e utilizan para asignar bandas ' calcular los valores *q de campo ligando división
((/ (:/
%#emplos [ editar
%spectro de absorción de Mn 7>:8 9/ :A.
El manganeso (! e#aidratado [ editar ] %n el Mn 7> : 8 9/ :A comple#o de metal, el manganeso tiene un estado de o$idación de :, por lo que es ad 5 de iones. > : es un ligando de campo débil 7espectro se muestra a continuación8, ' de acuerdo con el diagrama de anabe!"ugano para d 5 iones, el estado +undamental es 9 3 (. enga en cuenta que no 1a' una multiplicidad de espín se$teto en cualquier estado de e$citación, por lo tanto, se espera que las transiciones de este estado +undamental ser spin!pro1ibido ' las intensidades de las bandas deben ser ba#os. 3 partir de los espectros, bandas sólo es mu' ba#a intensidad se observan 7valores ba#os de absortividad molar 7N8 en e#e '8.
((/
%spectro de absorción de 4o7>:8 9/ :A.
Co$alto (! e#aidratado [ editar ] tro e#emplo es 4o 7> : 8 9/ :A. (:/ enga en cuenta que el ligando es el mismo que el <imo e#emplo. 3quí el ion cobalto tiene el estado de o$idación de A:, ' es ad @ de iones. *esde el lado de alto espín 7izquierda8 de la
d @ anabe!"ugano diagrama, el estado +undamental es E ( 7B8, ' la multiplicidad de espín es un cuarteto. %l diagrama muestra que 1a' tres estados e$citados cuarteto? E :, E 3 :, E ' ( 7<8. %n el diagrama se puede predecir que 1a' tres transiciones de espín!permitido. "in embargo, los espectros de 4o 7> : 8 9/ :A no muestra tres picos distintos que corresponden a los tres predi#o estados e$citados. %n lugar de ello, el espectro tiene un pico amplio 7espectro se muestra a continuación8. 2asado en el diagrama ", la transición de energía más ba#o es E ( a E :, que se ve en el IR cercano ' no se observa en el espectro visible. %l pico principal es la transición de energía E ( 7B8 a E ( 7<8, ' la transición de energía ligeramente más alto 7el 1ombro8 se prevé que sea E ( a E 3 :. La peque-a di+erencia de energía conduce a la superposición de los dos picos, lo que e$plica el pico anc1o observado en el espectro visible.
*espe#ando 2 ' 0
d : anabe!"ugano diagrama
: 8 9/ ;A, dos bandas se observan con má$imos en torno a (@ 5)) ' :9 )))
La
cm!(. %ita re&uerida /
relación de las energías de la banda e$perimental es % 7O :8 F % 7O (8 es (,ED. >a' tres posibles transiciones esperadas, que inclu'en? O
(?
(g P ; :g, O :? ; (g P ; ( g7<8, ' O
;
;?
(g P ; 3 : g. >a' tres posibles transiciones,
;
pero sólo dos se observan, por lo que la transición no observada deben determinarse.
! " # $ %
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Relación % 7O ;8 F % 7O
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Relación % 7O :8 F % 7O
(8
:.;
(.@;
(.5
(.E
Rellene una tabla como la de la derec1a, encontrando alturas correspondientes 7% F 28 de los estados de simetría en ciertos valores de 0 F 2. 3 continuación, busque la relación de estos valores 7% 7O :8 F % 7O ( 8 ' % 7O ;8 F % 7O (88.enga en cuenta que la relación entre % 7O ;8 F % 7O (8 no contiene la relación calculada para la energía e$perimental de la banda, por lo que podemos determinar que la banda ; (g P ; 3 :g es observada. Utilice proporciones para % 7O :8 F % 7O (8 ' los valores de 0 F 2 para trazar una línea con % 7O :8 F % 7O (8 siendo los valores de ' ' 0 F 2 es el los valores de $.Utilizando esta línea, es posible determinar el valor de 0 F 2 para la relación e$perimental. 70 F 2 Q ;( para una relación de tabla de (,ED en este e#emplo8. %ncontrar en el diagrama " donde 0 F 2 Q ;( para ; (g P ; :g ' ; (g P ; ( g 7<8.
!(.
"i 0 F 2 Q ;( ' 2 Q 9:5
8.
